KR20130075039A - 높은 생장률 및 오일 함량을 갖는 미세조류의 배양 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 생장률 및 오일 함량을 갖는 미세조류의 배양 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소 농도 15~160ppm및 온도 22~29 ℃의 초기 배양 단계, 및 상기 온도를 2 내지 3℃ 저하시킨 후기 배양 단계를 포함하는 미세조류 배양 방법에 관한 것이다.
본 발명의 미세조류 배양 방법에 의하면 미세조류의 생장 기간을 2 단계로 구분하여 초기 단계에서는 영양원을 제어하여 미세조류의 생장률을 향상시키고, 후기 단계에는 환경 조건을 제어하여 미세조류의 오일 함량을 증대시킬 수 있어서 미세조류 바이오매스 및 오일을 대량으로 확보할 수 있는 경제적이고 친환경적인 배양방법을 획득할 수 있다.

Description

높은 생장률 및 오일 함량을 갖는 미세조류의 배양 방법{Method for cultivating microalgae having high growth rate and high content of oil}

본 발명은 증가된 오일 함량을 갖는 미세조류 배양 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 단계 배양을 통해 미세조류의 생장 및 오일 함량을 동시에 증가시킨 미세조류의 배양 방법에 관한 것이다.

종래 일반적으로 사용되는 미세조류의 생장률 향상 방법으로는 생장률이 우수한 미세조류 종을 스크리닝하거나, 유전자 변형을 유도하거나, 질소원을 강화하거나, 또는 질소와 인의 비율을 변화시키는 방법 등이 있다.

한편, 미세 조류 내 오일 함량의 증대 방법으로는 오일 함량이 우수한 종의 선발을 통하여 목적을 달성하거나, 유전자 변형을 통하여 오일 함량을 증대시키거나, 또는 배양액 내 질소원을 약화시켜 오일 함량을 증대시키는 방법 등이 알려져 있다.

그러나, 생장률 또는 오일 함량이 우수한 미세조류 종의 스크리닝에는 많은 시간과 인력이 소요되며, 우수한 미세조류가 선발되는 경우에도 이러한 종 특성을 유지하는 것은 쉽지 않다.

또한, 유전자 변형을 유도하여 미세조류의 생장률을 향상시키거나 오일함량을 증대시키는 경우는 종 스크리닝보다 더 많은 시간과 인력 투입이 필요한 것으로 알려져 있다.

나아가, 미세조류의 대량 배양을 위하여는 야외 배양이 필수적인데, 유전자 변형 미세조류의 경우 유전자가 변형된 미세조류 종의 외부 유출로 인한 생태계 교란 등의 부작용이 발생할 소지가 있기 때문에 법적 및 행정적 문제가 예상된다.

그러나, 미세조류 배양액 내의 질소원을 강화할 경우에는 생장률 향상에 많은 도움이 되지만 반면 미세조류 오일 함량은 오히려 감소하는 단점이 있다. 즉, 배양액 내 질소원이 강화되는 경우 이는 단백질 합성 및 엽록소 생성에 중요한 영양원으로 작용하여 미세조류 종의 바이오매스 증대에는 도움이 되지만, 스트레스 유발 시 증가되는 경향이 있는 미세조류의 오일 생성에는 질소원 강화가 오히려 악영향을 미치게 되는 것이다. 반대로, 오일 함량을 증대시키기 위하여 스트레스를 가할 경우에는 미세조류의 생장률이 떨어지는 현상이 나타난다.

한편, 미세조류 중 마이크로시스티스 에루기노사(Microcystis Aeruginosa)는 남조류에 속하며 하나의 세포로 된 단세포 생물로서 이분법에 의해서 쉽게 번식하므로 기하급수적으로 번식할 수 있고, 물의 온도가 내려가는 겨울철에는 대부분 사멸하나 포자로 남아 극한 조건에서도 살아남아 번식하게 된다.

많은 연구자들이 생장 향상과 동시에 오일 함량 증대를 유도할 수 있는 질소원 농도, 질소와 다른 영양원간의 균형, 또는 적정 스트레스 강도 등을 찾기 위하여 노력하고 있지만 이를 개선할 수 있는 방법은 아직 제시되고 있지 않은 형편이다.

따라서 경제적이면서도 효과적인 기법을 이용하여 미세조류 생장률 증가 및 오일 함량 동시 증대 기술의 필요성이 점차 대두되고 있다.

이에 본 발명의 한 측면은 높은 오일 함량을 가지며 우수한 생장률을 갖는 미세조류의 배양 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면, 질소 농도 15~160ppm및 온도 22~29 ℃의 초기 배양 단계, 및 상기 온도를 2 내지 3℃ 저하시킨 후기 배양 단계를 포함하는 미세조류 배양 방법이 제공된다.

상기 미세조류는 남조류인 것이 바람직하다.

상기 미세조류는 마이크로시스티스 에루기노사(Microcystis Aeruginosa) 인 것이 바람직하다.

상기 배양 방법은 총 10일 내지 12일 동안 수행되는 것이 바람직하다.

상기 초기 배양 단계는 6 내지 8일의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.

상기 후기 배양 단계는 2 내지 4일의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 미세조류 배양 방법에 의하면 미세조류의 생장기간을 2 단계로 구분하여 초기 단계에서는 영양원을 제어하여 미세조류의 생장률을 향상시키고, 후기 단계에는 환경 조건을 제어하여 미세조류의 오일 함량을 증대시킬 수 있어서 미세조류 바이오매스 및 오일을 대량으로 확보할 수 있는 경제적이고 친환경적인 배양방법을 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 미세조류 배양 방법을 도식적으로 나타낸 것이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 배양액 내 높은 질소 농도를 갖는 초기 배양 단계 및 저하된 온도 범위를 갖는 후기 배양 단계의 2 단계 배양에 의한 미세조류의 배양 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 초기 배양 단계에서 높은 생장률을 유도하고, 후기 배양 단계에서 오일 함량을 증대시킨 미세조류의 배양 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게, 본 발명의 배양 방법은 질소 농도 15~160ppm및 온도 22~29 ℃의 초기 배양 단계, 및 상기 온도를 2 내지 3℃ 저하시킨 후기 배양 단계를 포함한다.

상기 초기 배양 단계는 질소 농도가 상승된 것을 특징으로 하며, 기준 질소 농도 범위는 10~80ppm인 것이 바람직하고, 초기 배양 단계의 질소 범위는 이 보다 1.5배 내지 2 배 상승시킨 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 상기 초기 배양 단계의 질소 농도 범위는 15~160ppm인 것이 바람직하다.

상기 후기 배양 단계는 온도가 상기 초기 배양 단계의 온도보다 2 내지 3℃ 낮은 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 조건의 초기 배양 단계 및 후기 배양 단계를 포함하여 미세조류를 배양하는 경우 미세조류에 있어서 바이오매스의 증대와 오일 함량의 증대를 함께 획득할 수 있다. 즉, 상기 초기 배양 단계에서는 미세조류의 생장이 향상되고, 후기 배양 단계에서는 오일 함량이 증대된다.

한편, 본 발명의 배양 방법이 적용될 수 있는 미세조류는 특히 제한되는 것은 아니나, 남조류인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 마이크로시스티스 에루기노사(Microcystis Aeruginosa) 인 것이다.

상기 본 발명의 미세조류 배양 방법은 총 10일 내지 12일의 배양 기간 동안 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 미세조류 배양 방법은 상기의 배양기간 동안 환경 조건을 2 단계로 변화시켜 수행된다.

먼저, 초기 배양 단계가 6 내지 8 일의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하며, 7 내지 8 일의 기간 동안 수행되는 것이 보다 바람직하고, 상기 초기 배양 단계가 6일 미만으로 수행되는 경우에는 미세조류의 생장이 불충분한 문제가 있으며, 상기 초기 배양 단계가 8일을 초과하여 수행되는 경우에는 미세조류의 스트레스를 유발할 수 있는 문제가 있다.

후속적으로, 후기 배양 단계가 2 내지 4일의 기간 동안 수행되는 것이 바람직하며, 3 내지 4일의 기간 동안 수행되는 것이 보다 바람직하고, 상기 후기 배양 단계가 2일 미만으로 수행되는 경우에는 오일 함량의 증대가 불충분한 문제가 있으며, 상기 초기 배양 단계가 4일을 초과하여 수행되는 경우에는 미세조류의 생장률이 떨어지는 경향이 있다.

상기의 두 단계 배양은 초기 배양 단계에서 높은 생장률(g/L) 을 유도하고, 후기 배양 단계에서 오일함량(%, g 오일/g 미세조류) 증대를 유도하여 생장과 오일 함량 증가의 효과를 모두 획득할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 배양조 내로 미세조류가 투입되면서 배양이 시작되고, 배양조의 배양액은 투입구를 통하여 먼저 질소 함량이 높은 배양액으로 전환되어 전환된 배양액 내에서 약 6 내지 8일 동안 배양하면서 생장률 향상을 유도하고, 후속적으로 배양 초기부터 공기가 투입되고 있던 공기 투입구를 통하여 온도가 저하된 공기를 불어 넣어 배양액의 온도 저하를 유도하여 약 2일 내지 4일 동안 저하된 온도에서 미세조류를 배양함으로써 오일함량 증대를 유도할 수 있다.

본 발명은 미세조류의 생장률을 향상시키고 이와 함께 미세조류 오일 함량을 동시에 증대시킬 수 있는 미세조류 배양방법으로, 미세조류의 바이오매스 및 미세조류의 오일을 대량으로 확보할 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 미세조류 배양 방법을 도식화한 것으로, 도1에 도시된 바와 같이, 미세조류 배양기(1)에 초기 배양기간 8일 동안 질소액 공급장치(2)로부터 질소가 강화된 질소원을 공급하여 생장을 향상시켰다.

그 후 9일째부터 공기공급 장치(3)로부터 온도가 저하된 공기를 공급하여 미세조류 오일함량 증대를 유도한 후 수확하였다

그 결과 미세조류 바이오매스 및 오일을 경제적이고 친환경적인 방법으로 대량으로 확보할 수 있다.

1: 미세조류 배양기
2: 질소배양액 공급 장치
3: 공기 공급 장치

Claims (6)

1. 질소 농도 15~160ppm 및 온도 22~29 ℃의 초기 배양 단계, 및
   상기 온도를 2 내지 3℃ 저하시킨 후기 배양 단계
   를 포함하는 미세조류 배양 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 미세조류는 남조류인 미세조류 배양 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 미세조류는 마이크로시스티스 에루기노사(Microcystis Aeruginosa) 인 미세조류 배양 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 배양 방법은 총 10일 내지 12일 동안 수행되는 미세조류 배양 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 초기 배양 단계는 6 내지 8일의 기간 동안 수행되는 미세조류 배양 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 후기 배양 단계는 2 내지 4일의 기간 동안 수행되는 미세조류 배양 방법.

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